ข่าว O-NET/GAT/PAT
ข่าวการศึกษา
คะแนน แอดมิชชั่น
สูงสุด-ต่ำสุด
คณิตศาสตร์
วิทยาศาสตร์
ฟิสิกส์ - เคมี - ชีวะ
ฟิสิกส์
เคมี
บทเรียนเคมี
ตารางธาตุ
ศัพท์เคมี
แบบฝึกหัดเคมี
ชีววิทยา
ภาษาอังกฤษ
ภาษาไทย
ดาราศาสตร์
ประวัติศาสตร์
มุมคนเก่ง
คลังข้อสอบเก่า
คลังความรู้หลักสูตรเก่า
I.Q. Tests
 

 

หน้าแรก | มุมนักเรียน | หน้าแรกฟิสิกส์-เคมี-ชีวะ | หน้าแรกเคมี | บทเรียนเคมี

บทเรียนเคมี
   

สารชีวโมเลกุล : เอนไซม์
 
ระดับชั้น : มัธยม 5

ไขมันและน้ำมัน โปรตีน เอนไซม์ คาร์โบไฮเดรต

ปฏิกิริยาการสังเคราะห์สารหรือการแยกสลายสารในพืชหรือสัตว์เกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็วถึงแม้ว่าเซลล์ของสิ่งมีชีวิตจะมีอุณหภูมิค่อนข้างต่ำคือระหว่าง 20-40 °C และมีค่า pH เกือบเป็นกลาง การเกิดปฏิกิริยาเหล่านี้ในห้องปฏิบัติการจะต้องใช้อุณหภูมิสูงและอยู่ในสภาวะที่เป็นกรดหรือเบสแก่ เช่น การสังเคราะห์โปรตีนในห้องปฏิบัติการจะต้องผ่านกรรมวิธีที่ซับซ้อนหลายขั้นตอนและใช้เวลานาน แต่การสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์จะเกิดขึ้นได้ง่าย การสลายโปรตีนให้เป็นกรดอะมิโนก็เช่นกัน ในห้องปฏิบัติการต้องต้มโปรตีนกับกรดเข้มข้นที่อุณหภูมิ 100 °C เป็นเวลาไม่น้อยกว่า 24 ชั่วโมง จึงจะเกิดการสลายตัวอย่างสมบูรณ์ทั้งๆ ที่การสลายโปรตีนในลำไส้ใช้เวลาเพียง 2-3 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิ 37 °C และ pH ที่เกือบเป็นกลาง การที่เป็นเช่นนี้เนื่องจากในสิ่งมีชีวิตมีโปรตีนประเภทหนึ่งที่เรียกว่า เอนไซม์ ทำหน้าที่เป็นสารช่วยเร่งปฏิกิริยา จึงอาจกล่าวได้ว่าเอนไซม์คือตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีในสิ่งมีชีวิตนั่นเอง

เป็นที่ทราบกันว่าตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถเร่งปฏิกิริยาเคมีได้โดยการลดพลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยาและทำให้สารตั้งต้นชนกันในทิศทางที่เหมาะสม การเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ก็มีลักษณะเช่นเดียวกัน

ถ้าให้ E เป็นเอนไซม์ และ S เป็นสารตั้งต้น ซึ่งมีชื่อเรียกเฉพาะว่า ซับสเตรต เมื่อเกิดปฏิกิริยาจะได้ P เป็นผลิตภัณฑ์ เขียนสมการแสดงปฏิกิริยาของเอนไซม์ได้ดังนี้


โดยทั่วไปเอนไซม์สามารถลดพลังงานก่อกัมมันต์ได้ดี ทำให้ปฏิกิริยาที่เร่งโดยเอนไซม์เกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิต่ำ เช่น การสลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 1 โมล ให้เป็นน้ำและออกซิเจนต้องใช้พลังงานก่อกัมมันต์ 72.4 กิโลจูล ถ้ามีเหล็กเป็นตัวเร่งจะใช้พลังงานก่อกัมมันต์ 54.34 กิโลจูล แต่ถ้าใช้เอนไซม์คะตะเลสจากตับจะใช้พลังงานเพียง 20.9 กิโลจูลเท่านั้น

เอนไซม์มีอยู่เป็นจำนวนมากทั้งในสัตว์และพืช แต่ละชนิดจะมีลักษณะการทำงานเฉพาะตัว ซึ่งสามารถนำไปใช้ประโยชน์ในกระบวนการผลิตอาหารได้ ในสับปะรดมีเอนไซม์ชื่อโบรเมเลน และในยางมะละกอมีเอนไซม์ชื่อปาเปน เอนไซม์ทั้ง 2 ชนิดนี้ช่วยสลายพันธะเปปไตด์ในโมเลกุลของโปรตีน จึงทำให้เนื้อเปื่อยยุ่ยได้

ในยีสต์มีเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของน้ำตาลทรายให้แยกตัวเป็นน้ำตาลที่มีโมเลกุลเล็กลง คือ กลูโคสและฟรุกโตส และสามารถทดสอบกลูโคสที่เกิดจากปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสได้ด้วยสารละลายเบเนดิกต์

เอนไซม์จำนวนมากมีชื่อเรียกตามซับสเตรตของเอนไซม์ โดยลงท้าย เ-ส เช่น เอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาการแยกสลายยูเรียด้วยน้ำ ได้ผลิตภัณฑ์เป็นแอมโมเนียและคาร์บอนไดออกไซด์มีชื่อว่า ยูรีเอส เอนไซม์บางชนิดมีชื่อแตกต่างออกไปขึ้นกับซับสเตรต เช่น เปปซิน ทริปซิน เอนไซม์ที่ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาได้ดีจะต้องมีโครงสร้างและอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมต่อการทำงาน แต่ถ้าเอนไซม์แปลงสภาพแล้วจะไม่สามารถทำหน้าที่ได้ เอนไซม์ที่แปลงสภาพอาจกลับคืนสู่สภาพเดิมและทำหน้าที่เช่นเดิมได้ถ้าการแปลงสภาพเกิดขึ้นอย่างชั่วคราว

เจลาตินเป็นโปรตีนที่ได้จากเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของสัตว์และคอลลาเจน เมื่อนำมาต้มให้ละลายจะได้สารละลายเจลาตินซึ่งแข็งตัวได้เมื่อแช่ในน้ำแข็ง เนื่องจากอุณหภูมิมีผลต่อโครงสร้างและการทำงานของเอนไซม์ ดังนั้น เมื่อให้ความร้อนแก่เอนไซม์จนถึงระดับหนึ่ง เอนไซม์จะแปลงสภาพอย่างถาวร จึงไม่อาจย่อยสลายสารละลายเจลาตินได้

ในปัจจุบันมีการนำเอนไซม์มาใช้ในทางเทคโนโลยีชีวภาพมากขึ้น เนื่องจากประชากรโลกเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจึงจำเป็นต้องเพิ่มผลผลิตทั้งในด้านการเกษตรและด้านอุตสาหกรรม ทำให้เกิดสิ่งเหลือใช้ตกค้างเป็นจำนวนมากก่อให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อม การแก้ปัญหาวิธีหนึ่งคือ เปลี่ยนสารตกค้างต่างๆ ให้อยู่ในรูปที่ใช้ประโยชน์ได้ด้วยกระบวนการทางเทคโนโลยีชีวภาพ โดยใช้เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น การหมัก โดยนำวัสดุเหลือใช้จำพวกแกลบ กากอ้อย เปลือกผลไม้ และมูลสัตว์มาหมักและเติมจุลินทรีย์บางชนิดลงไปเพื่อย่อยสลายให้เกิดก๊าซชีวภาพ (มีเทน) ซึ่งนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ นอกจากนี้ ยังอาจหมักเศษวัสดุเหลือใช้ที่มีน้ำตาลเป็นองค์ประกอบด้วยเอนไซม์จากยีสต์เพื่อทำให้เกิดเป็นแอลกอฮอล์ แล้วนำไปใช้ประโยชน์ต่อไป

นอกจากที่กล่าวมาแล้วยังอาจนำเอนไซม์ชนิดต่างๆ มาใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมอาหาร เช่น ใช้เอนไซม์อะไมเลสย่อยคาร์โบไฮเดรตในธัญพืชให้เป็นน้ำตาลเพื่อผลิตเครื่องดื่มที่มีแอลกอฮอล์ นอกจากนี้ ในอุตสาหกรรมทำน้ำผลไม้ ใช้เอนไซม์เรนนินตกตะกอนโปรตีนเคซีนและใช้เอนไซม์เพคติเนสย่อยเพกตินช่วยทำให้น้ำผลไม้ใส


ที่มาข้อมูล : หนังสือเรียนวิชาเคมี เล่ม 4 ว033 หลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ.2533) กระทรวงศึกษาธิการ.
จำนวนคนอ่าน 10497 คน
   
 

© 2000 - 2014 www.myfirstbrain.com All Rights Reserved